在当地杂货店的农产品货架上闲逛，你会发现琳琅满目的西红柿比如樱桃型、葡萄型、梨型、大块牛排和粗糙的传家宝。南瓜、土豆也是一样，黄瓜还有绿叶蔬菜。这种丰富多样的颜色、形状和大小不是自然选择的结果，而是人类选择的结果。
几千年来，农民和植物育种家在水果和蔬菜中发现了有用的突变——水果更美味、产量更高、形状新颖——并通过传统育种技术保存了这些特征。这个过程是缓慢的，但如果你将不同的品种进行足够多的杂交，最终你可能会创造出足够新的、足够有市场的东西，被称为它自己的品种。
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这种缓慢而稳定的传统育种过程将因基因图谱的进步而得到极大的推动。有了番茄或黄瓜的基因组，植物育种家就不需要等几个月番茄结果，就能知道番茄是梨形还是圆形。相反，他们可以在幼苗的DNA中寻找能够识别特定水果形状、大小和颜色的标记。这种“标记辅助选择”技术有望缩短传统植物育种过程的时间。
埃斯特·范·德·克纳普是基因研究的前沿人物，研究植物的DNA究竟是如何指示果实长得又长又瘦，像温室里的黄瓜，还是像牛排里的番茄那样又圆又矮。18新利最新登入在她的实验室在佐治亚大学，博士后和本科生把西红柿切成两半，放在平板扫描仪上，测量不同基因组合产生的精确形状和大小。
在2018年11月9日发表在该杂志上的一篇论文中自然通讯van der Knaap宣布发现了两个基因家族，这两个基因家族似乎在水果和蔬菜的圆形或长型中起着关键作用。从技术上讲，水果和蔬菜是植物的可食用器官，这些器官通过细胞分裂生长和发育。
van der Knaap解释说:“要形成特定的形状，比如长形或圆形，你需要有特定的细胞分裂模式。”“细胞要么水平分裂，要么垂直分裂。”
这很有道理。一个器官的细胞从中间水平分裂的越多，它们就会在水平上形成越多的组织，从而形成一个更胖、更圆的水果。
van der Knaap和她的同事在番茄基因组中发现了一种名为OVATE的特定基因，该基因似乎负责创造蛋白质，告诉细胞以垂直模式分裂。当更多的细胞从一边分裂到另一边时，生长模式就会产生细长的果实。OVATE是完美圆形的樱桃番茄和梨形番茄之间的区别。
van der Knaap说，野生西红柿，比如在秘鲁、厄瓜多尔和墨西哥发现的本地品种，都是又小又圆的，这意味着梨形和其他细长的西红柿是后来出现的突变。早在20世纪30年代，植物生物学家就将这种伸长突变称为OVATE，但对其背后的实际遗传机制一无所知。
现在van der Knaap已经识别出了OVATE蛋白，以及另一种与OVATE相互作用的称为TRMs的蛋白质家族，它为使用标记辅助选择的植物育种家提供了另一种工具。如果存在OVATE和TRM标记，则可以确定果实将被拉长。如果一个或另一个缺失了，就会返回整数。Van der Knaap说，这将加快育种过程，让种植者专注于更棘手的性状，如产量和抗虫害能力，这些性状不容易与一两个基因联系起来。
所以现在的问题是，植物遗传学的这些进步是否意味着你的农产品货架很快就会有方形的西红柿或金字塔形的南瓜?van der Knaap说，不太可能，但并不是因为技术上不可能。她说，番茄基因组中有大量奇怪的突变，导致了看起来疯狂的水果。由于这些突变是自然发生的，它们可以在实验室中被分离和复制。
但van der Knaap说，方形西红柿和其他奇怪形状的水果存在双重问题。首先是转基因问题。如果植物育种家使用基因编辑直接调整或替换食用植物中的基因，那么这些菌株就被认为是转基因生物，人们会被食物中的转基因生物吓坏。
其次，全新的水果和蔬菜形状可能尝起来很恶心。
van der Knaap说:“有些突变非常奇怪，没有种植者会种植它们，因为它们有很多其他问题。”“它们每株只有几个果实，或者味道很糟糕，因为当你种植一个非常奇怪的形状的水果时，你会破坏激素的平衡。它可能一点都不多汁，也不好吃。”
范德纳普说，如果你真的想种一个方形的西红柿，就像日本人做的那样，在西红柿周围放一个盒子疯狂的方形西瓜．研究人员说:“这将是一种高端番茄。”“我不知道我是否愿意为此付钱。”
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